[发明专利]补偿微光刻投射曝光系统的通道缺陷的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及补偿微光刻投射曝光系统的通道缺陷的领域。

背景技术

微光刻投射曝光系统用于生产微结构组件，尤其是诸如集成电路(IC)的半导体组件。微光刻投射曝光系统的必要组件包含光源、照明装置或照明系统及投射物镜或投射系统。在使用深紫外光(DUV)波长范围的电磁辐射的现代投射曝光系统中，光源通常是准分子激光系统(248nm的氟化氪(KrF)准分子激光器、193nm的氟化氩(ArF)激光、或157nm波长氟化物(F₂)的准分子激光)。

照明系统的性质决定微光刻投射曝光系统所能达到的成像质量及晶片产量。照明系统必须能够从光源形成光束以用于各种可能的照明模式或设定。使用各种设定(如具有不同相干度的环形场照明及/或双极或四极离轴照明)以在基板上布置的感光层中产生光刻掩模的结构元件的最佳成像对比。同时，投射曝光系统必须具有合理的工艺窗口(process window)。例如，可使用离轴倾斜照明以利用二光束干涉增加焦深(depth of focus，DoF)，以及还增加总体系统的分辨能力。

由于产生波长减小(尤其在DUV波长范围中)的电磁辐射的工作量及成本大大增加，照明系统必须以最高效率产生各种设定。此外，在照明模式中，光学强度分布必须尽可能一致，因为任何不均匀性将减少要在基板上成像的特征元件的临界尺寸(CD)。

为了满足这些需求，将光源的光束分离或分成多个部分光束，并通过光学照明系统中的微结构光学组件将这些光束单独地成形和/或引向不同通道。使用分开及引导部分光束的不同原理的微光刻照明系统例如公开在US2004/0108167 A1及WO 2005/026843 A2中。

术语“通道”在此处及下文中是指照明系统中的体积(volume)，部分光束通过此体积从通过分开输入光束而产生的位置行进至与其它部分光束叠加或组合的位置。

微光刻投射曝光系统的投射物镜收集透射通过掩模的光并将其聚焦于分配在基板上的感光层或光刻胶上，基板布置在投射物镜的焦平面中。基板通常是半导体晶片，如硅晶片。

由于半导体工业中不断增加的集成密度，光刻投射曝光系统必须将越来越小的结构投射至光刻胶上。为了满足此要求，如已经提到的，投射曝光系统的曝光波长已从电磁光谱的近紫外光跨越中间紫外光而移至深紫外光区。现在，通常使用193nm的波长曝光晶片上的光刻胶。结果，以逐渐增加的分辨率制造微光刻投射曝光系统变得越来越复杂，且因此也变得越来越昂贵。未来，投射曝光系统将使用电磁光谱的极紫外光(EUV)波长范围中明显更小的波长(如，在10nm-15nm的范围中)。

在给定波长，投射曝光系统的分辨率可通过增加其投射系统的数值孔径(NA)而增加。M.Totzeck等人在文献“Polarization influence on imaging”(J.Microlith.,Microlab.,Microsyst.,4(3)(Jul-Sep 2005),p.031108-1–031108-15))中对以下进行了讨论：对于高NA投射系统，照明光束的偏振对于投射曝光系统的分辨率具有重大的影响。

因此，为了能够控制微光刻照明系统的出射光束的相干度，需要控制其偏振状态。已知在照明系统以及投射系统的光瞳平面和/或掩模平面中调整预定偏振分布以优化图像对比度的各种方法。一些不详尽的示例列举如下：WO 2005/069081 A2、WO 2005/031467 A2、US 6191880 B1、US 2007/0146676A1、WO 2009/034109 A2、WO 2008/019936 A2、WO 2009/100862 A1、EP 1879071 A2、及DE 102004011733 A1。

以上所提文献说明照明系统的总光束或一些子光束(包含单独通道的许多部分光束)的偏振控制。另一方面，单独通道中可能有缺陷，如由有缺陷或较差光学组件引起的单独部分光束的偏振缺陷。其中一个或几个部分光束可能具有改变的或甚至不明确的偏振状态的部分光束的叠加可导致无法预期的总光束的偏振状态。此情况造成优选状态下的强度(intensity in preferred state，简称IPS)的减少，使其可能落在预定阈值以下。

因此，本发明的目的在于提供补偿部分光束通道内的部分光束的缺陷的设备及方法。

发明内容